178319. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mikroorganizmusok tenyésztésére fehérje kinyeréséhez
178319 4 Végezetül különböző anyagokat javasoltak növekedési és minőségi stimulátorokként (1470 490, 1 470 507 és 2 043 206 számú német szövetségi köztársaságbeli nyilvánosságrahozatali iratok és az 50 543 számú német demokratikus köztársaságbéli népgazdasági szabadalmi leírás). A 113 927 számú német demokratikus köztársaságbeli kizárólagos szabadalmi leírásból egy olyan eljárás ismerhető meg, amelyben előnyösen 10—14 szénatomos szénforrás alkalmazását javasolják fermentáció céljaira az élesztősejtek logaritmusos növekedésének fázisában 0,08 és 0,10 súlyszázalék közötti koncentrációban. Bár ezen javasolt eljárások mindegyike előrelépést jelent, az elméleti mérlegekből azonban felismerhető, hogy az alkalmazott mikroorganizmusok még jelentős tartalékokkal rendelkeznek a felhasznált szén, oxigén és nitrogén mennyiségnek a kívánt nyers protein javára történő hasznosítása tekintetében. Célkitűzésünk az volt, hogy a mikroorganizmusok tartalékainak jobb kihasználásával a mikroorganizmusok egyenes szénláncú szénhidrogéneken történő tenyésztésére irányuló eljárás gazdaságosságának javítását érjük el. A fenti célkitűzésből vezethető le az a techiiikai feladat, hogy az eljárás körülményeit úgy alakítsuk ki, hogy a mikroorganizmus sejtek optimális érettségi fokát érhessük el. Meglepő módon azt találtuk, hogy az n-paraffinok összetétele a felhasznált szénhidrogén nyersanyagparaméterei folytán egymagában, meghatározott eljárási körülitlértyekkel összekapcsolva jelentékeny befolyást gyakorol a mikroorganizmus sejtek érettségi fokára és a termékek minőségére is. Az idevágó szakmai és szabadalmi irodalom tanulmányozásából látható, hogy a mikroorganizmusok tenyésztésére a szénforrásként szolgáló nyersanyagot úgy használjuk fel, amint az a finomítóból kikerül. Másrészt az n-paraffin-tartalmú szénhidrogén-frakciókat úgy alkalmazzák, hogy azok a mikrobiológiai paraffinmentesítés után a tervezett felhasználási célra megfeleljenek. A mikroorganizmus sejtek érettsége, a felhasznált frakciókra ■ való tekintettel a végtermék protein minősége és a fermentációs körülmények közti összefüggések eddig nem voltak ismeretesek. Szisztematikus vizsgálatokkal azt találtuk, hogy az általában használt 200—380 °C forráspont fekvésű kiindulási frakciók helyett meghatározott, magasabb forráspont fekvésű n-paraffin-frakciókat, illetve n-paraffin-tartalmú szénhidrogén keverékeket használva, és vágásra mindenkor a legkedvezőbb tenyésztési eredményű feltételeket választva, lényegesen jobb eredményeket érünk el a fajlagos oxigén-, szén- és nitrogénfelhasználás javulásánál a nyers protein javára. Különösen nagy biomassza koncentrációkat érünk el, ha az alkalmazott n-paraffin-frakciók vagy n-paraffintartalmú keverékek 60—120 °C-kal, különösen 80—100 °C-kal magasabb forráspont kezdettel rendelkeznek, azaz az n-paraffinok nagyobb szénatomszáméra van szükség a szénatomszám tartomány egyidejű szűkítése mellett. Ezt az értéket akkor érjük el, ha a felhasznált egyenes szénláncú szénhidrogének legalább 70%-a 15-nél nagyobb szénatomszámú. A találmány egy további lényeges jellemzője az, hogy a mikroorganizmusokból, szénfórrásból, vizes tápközegből álló fermentációs keveréknek á féímehtorbán eltöltött tartózkodási idejének egy meghatározott határértéket nem szabad lefelé átlépnie. Ez a hátárcrték mintegy 1—2 órával hosszabb, mint ami a szénhidrogén fermentáció körülményei közotf a mikroorganizmusok természetes növekedési sebességének megfelelő lenne, és amelyet az eddigi eljátásóknál al kai áraznak. Az eddigi eljárásoknál normál keverékek alkalmazása mellett rendszerint a lehetséges legrövidebb érték közelébe állították be á.tartózkodási időt, .hogy ezáltal a èevi'ft szénfórras és oxigén hosszabb tartózkodási idők mellett közismerten nagyobb ellélegzési arányát elkerüljék. Ezeknek a rövid tartózkodási időknek azonban az a hátrányuk, hogy nem következhet be a sejtek teljes megérése. A találmány szerinti megoldás alkalmazásánál a sejtanyag szintézis biológiai össz-reakciólefutásában a különbségek rendkívül összetett természetűek. Összességükben az ebből a különbségből eredő előnyök onnan származnak, hogy a hosszabb egységekből álló n-páraffin láncokból történő sejtáriyag szintézisnél a sejtből kevésébb energia és anyagcseretermék kerül lëàdàsra és íiogy a talált hosszabb tartózkodási idő optimumnál lehetőség van a sejtek jobb beérésére, például nagyobb érettségi fokú sejteknél a sejtplazma és a sejtmag közti arány kedvezőbb úgy, hogy a sejtmagban megkötött, emészthetetlen nitrogénvegyületek mennyiségé relatíve csökken. Nyilvánvalóan kevesebb oxigént, szenet és nitrogént használ fel a sejt anyagcseretermékekre és emészthetetlen nitrogénvegyületekre, és a hosszabb tartózkodási időnél közismert módon nagyobb ellélegzési arányt a bekövetkező előnyök többé-kevésbé kiegyenlítik. A találmány tehát lényegében egy olyan új eljárásra vonatkozik, amelynél a protein kinyerésére optimális' mikroorganizmus sejt érettség elérésére kedvező, gazdaságos körülmények között van lehetőség. Magasabb forráspontú frakciók felhasználásából továbbá az az előny is származik, hogy az aerob fermentációnál a természetes szénhidrogén párolgási veszteségek mintegy a felére csökkennek. Ha a találmány szerinti eljárást a kőolajgazdaság vagy egy kőolajfeldolgozó, illetve petrolkémiai kombinát termékfeldolgozásával összefüggésben vizsgáljuk, akkor egy sor további előny mutatkozhat a nehezebb kőolajfrakciók komponenseinek a proteinnyerés céljára történő gazdaságos felhasználása tekintetében, valamint abban a tekintetben, hogy az eddig felhasznált könnyebb komponensek gazdaságosabb, illetve népgazdaságilag előnyösebb célokra fordíthatók. A következő kiviteli példákban két eljárásváltozatot mutatunk be a Lodderomyces elongisporus (Candida guilliermondii) mikroorganizmus törzs felhasználásával. A példák után álló összefoglaló táblázatok egy' szokásos eljárási példával szembeni előnyöket szem* léltetik. Miként 'a táblázatok adatai mutatják, ipán felhasználás esetén jelentős előnyök mutatkoznak.' Az elméleti tendenciák, mikétit ezt termodinamikailag bizonyítani lehet minden olyan mikroorganizmtisra érvényesek, amelyek a sejtanyagszíritézisükhöz főként n-paraffinokát tudnak értékesïtèni. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
